操作系统课程设计实验报告

操作系统

课程设计报告

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一、实验目的

本设计的目的是实现操作系统和相关系统软件的设计，其中涉及进程编程、I/O操作、存储管理、文件系统等操作系统概念。

二、实验要求

在任一OS下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟Linux 文件系统。具体见附表

三、实验环境

Windows 、VC

三、实验思想

1、整体思路

实验可分为三个大模块:文件组织结构、目录结构、磁盘空间管理。编写时，先定义重要的数据结构，整理好各个模块的思路，列出程序清单。接着编写一些对系统进行基本操作的函数，然后利用这些函数实现各种功能。

2、盘块大概分布（分了128块，每块64字节）

盘块0 1 2 3 4 5 6 (127)

用途FAT表FAT表根目录目录数据数据数据...... 数据

盘块与盘块之间的链接，是利用FAT表项，（使用数组结构），并用它记录了所有盘块的使用信息。

优点：可以利用FAT信息，迅速查找、打开各个目录，进行创建、修改文件。

3、目录组成

为了简单，构思目录时，每个目录只有8字节，每盘存放最多8个目录。其中，目录名、文件名最多只能为3字节，如果是文件的话，类型名也最多为2字节。区分目录名和文件名的方法是：设计一个属性项（1个字节），为8时表示纯目录，为4时表示文件目录。具体分布如下图：

用途目录名或文件名文件类型属性文件起始盘

文件长度

块

大小3（字节） 2 1 1 1

优点：属性可以区分纯目录、文件目录；文件起始盘块可以记录文件的存放位置；文件长度,，在读文件时控制指针，是否到了文件末尾。

缺点：为了简单，对文件名、目录名、类型名都作了限制。最大分别为：3，3，2字节。

说明：调试时，目录名、文件名、类型名一定不能超过限制，否则出现非预期的结果

4、FAT 、磁盘管理

实验中，将磁盘分为128块，每块大小64字节。为了方便对空间管理，利用教材提到的方法，把每块的块号（指针）提取出来，形成FAT表：

若某文件的一个盘块号为i ，则这个文件的下一个盘块为表中的第i项，其中0表示此盘块空闲，-1表示结束。

另一个重要的表是已打开文件表，用来记录打开或建立的内容，表如下：

5、重要数据结构

用户结构：

typedef struct //用户定义

{

Int uid；

char name[20];

char password[20];

}user;

目录结构：

typedef struct //定义目录结构

{

char name[3];//文件或目录名为了简单只是取3字节

char type[2];//文件类型名

char attribute; //属性

char address; //文件或目录的起始盘块号

char length; //文件长度，为了简单实验是用盘块为单位

}content; //定义为目录结构

打开文件的数据结构：

typedef struct

{

int dnum;//磁盘块的块号

int bnum;//块内的第几个字节

}pointer;//读写指针结构

#define n 5 //定义打开文件的最大个数；

打开文件表项结构：

typedef struct

{

char name[20];//模拟绝对路径

char attribute;//文件属性1个字节

int number;//文件的起始盘的块号

int length ;//文件长度，字节为单位

int flag;//操作类型“0”以读方式打开“1”以写方式打开

pointer read,write;//读写指针

}OFILE;//已经打开文件表项的定义

struct

{

OFILE file[n];//已经打开文件表

int length;//表中文件的数量；

}openfile;//表的定义

这里定义了一个本次实验中最为重要的结构：打开文件项结构，它记录了所有打开文件的信息，各种操作，如newfile、read_file、wirte_file 等都是通过该文件项表来记录读写指针的，同时它还可以实现设计三中的对用户权限进行管理功能。

6、编写基本函数时按照上面的思想，会变得比较简单。

7、主要算法

为了简单，实验时主要的算法，都是建立在数组的基础上，所以比较简单。例如：search （），查找目录时，使用到了树的结构，利用递归，遍历目录树。其他基本是使用链表的方法。

8、由于初始设计时没有考虑到界面，有些功能参数，没有模仿LINUX：copy 、md、dir 说明如下：dir ，不带参数时表示显示当前目录，带时显示给出目录；copy，要按提示选择内部或外部复制；md，按提示选择时在当前目录创建或绝对路径创建，选择当前目录时，不能带‘/‘

四、重要函数流程图和思路（包括优缺点）

1、all ocate()

Newfile、md等需要空间，模拟系统就要调用allocate()按块来一块一块的分配，当一块写

2、search(char *name,int flag,int *dnum,int *bnum)

查找路径名为name的文件或目录，返回该目录的起始盘的块号，该函数是各种操作时用于检查路径是否存在，是否重复，还可以通过dnum，bnum返回查找路径的盘块和盘块内的地址，从而可以打开其所在的目录，进行读写操作。流程图如下：